JP2020019164A - Thermal print head - Google Patents

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Abstract

To achieve a thermal print head that prevents a protective film covering a heating resistor from being peeled off, and has excellent durability.SOLUTION: The thermal print head comprises a heating resistor 16 arranged on a substrate 10, an electrode 13 for supplying electricity to the heating resistor 16, a first protective film 17, arranged on the substrate 10, which covers the heating resistor 16 and covers at least part of the electrode 13, and a second protective film 19 arranged on the first protective film 17, where surface roughness of an interface 18 with the second protective film 19, of the first protective film 17 is 0.12 μm or less, where arithmetic average roughness is Ra.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、サーマルプリントヘッドに関する。   The present invention relates to a thermal printhead.

サーマルプリントヘッドは、例えばバーコード等のラベル紙やレシート等の記録紙を作成するための印字デバイスとして感熱プリンタに組み込まれて使用されている。サーマルプリントヘッドは、感熱紙を発色させるための発熱抵抗体および発熱抵抗体に通電して発熱させる電極を備える。発熱抵抗体および電極は、バーコード等のラベル紙やレシート等の記録紙が摺動する際の保護として、ガラス等からなる保護膜で覆われている。   The thermal print head is used by being incorporated in a thermal printer as a printing device for producing label paper such as a bar code or recording paper such as a receipt. The thermal print head includes a heating resistor for coloring the thermal paper and electrodes for supplying heat to the heating resistor to generate heat. The heating resistor and the electrodes are covered with a protective film made of glass or the like as protection for a label paper such as a barcode or a recording paper such as a receipt sliding.

現在、バーコードの印字では、これまでのＪＡＮコードに代表される一次元のバーコードから、ＱＲコード等の二次元バーコードが汎用的に使用されている。レシートの印字でも、これまでの文字と記号だけでなくイメージ画像も使用され始めている。これにより、ラベル紙やレシート等の記録紙の単位面積当たりの印字率が増加している。さらにラベル紙への印字では、フィルム状のリボンに塗布されたインクを加熱してラベル紙に転写する方式も存在する。リボンには、レジン系のように熱に対して低感度のリボンも存在する。   At present, in printing barcodes, two-dimensional barcodes such as QR codes are widely used from one-dimensional barcodes represented by JAN codes. In printing receipts, not only traditional characters and symbols but also image images have begun to be used. As a result, the printing rate per unit area of recording paper such as label paper and receipts has increased. Further, in printing on label paper, there is also a method in which ink applied to a film-like ribbon is heated and transferred to the label paper. Some ribbons, such as resin-based ribbons, have low sensitivity to heat.

このように、印字率の増加や、低感度リボンのような媒体に対応した印字に必要な熱量を伝達するために、サーマルプリントヘッドは発熱抵抗体により多くの電力を供給して多くの熱を発生させなければならない。発熱量の増加は、記録紙の摺動とともに、サーマルプリントヘッドの寿命に影響を及ぼすことになる。
発熱抵抗体および電極を保護する保護膜として、非晶質ガラスから成る下層（発熱抵抗体に近い側）の保護膜と、アルミナ粒子を含むガラスから成り下層の保護膜よりも軟化点の高い上層（表面の側）の保護膜との、２層の保護膜を備えるサーマルプリントヘッドも提案されている（特許文献１参照）。 Thus, in order to increase the printing rate and to transfer the amount of heat necessary for printing on media such as low-sensitivity ribbons, the thermal printhead supplies more power to the heating resistor to generate more heat. Must be generated. The increase in the calorific value affects the life of the thermal print head as well as the sliding of the recording paper.
As a protective film for protecting the heat generating resistor and the electrode, a lower protective film made of amorphous glass (closer to the heat generating resistor) and an upper layer made of glass containing alumina particles and having a softening point higher than that of the lower protective film. There has also been proposed a thermal print head including two protective films (a front surface side) and a protective film (see Patent Document 1).

特開２０１７-２２６２３１号公報JP 2017-226231 A

特許文献１に開示されるサーマルプリントヘッドでは、上層（表面の側）の保護膜がガラスを主成分とする膜で形成されている。そのため、高印字率での印字を行なうと、軟化点温度に至らなくても、ガラス転移温度に達して、変形、あるいは磨耗しやすくなり、長寿命化につながらないという課題がある。   In the thermal print head disclosed in Patent Literature 1, the upper protective layer (surface side) is formed of a film mainly composed of glass. Therefore, when printing is performed at a high printing rate, the glass transition temperature is reached even when the softening point temperature is not reached, so that the glass tends to be deformed or worn, and there is a problem that the service life is not prolonged.

本発明の第１の態様によるサーマルプリントヘッドは、基板上に配置されている発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に電力を供給する電極と、前記基板上に配置され、前記発熱抵抗体を覆うとともに、前記電極の少なくとも一部を覆う第１保護膜と、前記第１保護膜の上に配置される第２保護膜とを備え、前記第１保護膜の前記第２保護膜との界面の表面粗さは、算術平均粗さＲａとして０．１２μｍ以下である。
本発明の第２の態様によるサーマルプリントヘッドは、基板上に配置されている発熱抵抗体と、前記発熱抵抗体に電力を供給する電極と、前記基板上に配置され、前記発熱抵抗体および前記電極の少なくとも一部を覆う第１保護膜と、前記第１保護膜の上に配置されている中間層と、前記中間層の上に配置されている第２保護膜とを備え、前記中間層は、ヤング率が１００ＧＰａ未満の材料からなる。 A thermal print head according to a first aspect of the present invention includes a heating resistor disposed on a substrate, an electrode for supplying power to the heating resistor, and an electrode disposed on the substrate and covering the heating resistor. A first protective film that covers at least a part of the electrode; and a second protective film disposed on the first protective film, wherein an interface between the first protective film and the second protective film is provided. The surface roughness is 0.12 μm or less as an arithmetic average roughness Ra.
A thermal print head according to a second aspect of the present invention includes a heating resistor disposed on a substrate, an electrode for supplying power to the heating resistor, and a heating resistor disposed on the substrate, wherein the heating resistor and the heating resistor are disposed on the substrate. A first protective film covering at least a part of the electrode, an intermediate layer disposed on the first protective film, and a second protective film disposed on the intermediate layer; Is made of a material having a Young's modulus of less than 100 GPa.

本発明によれば、耐久性に優れたサーマルプリントヘッドを実現できる。   According to the present invention, a thermal print head having excellent durability can be realized.

本発明の第１実施形態によるサーマルプリントヘッドを示す図であり、図１（ａ）は上面図を、図１（ｂ）は断面図を示す。1A and 1B are views showing a thermal print head according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A shows a top view and FIG. 1B shows a cross-sectional view. 本発明の第２実施形態によるサーマルプリントヘッドを示す図。FIG. 6 is a view showing a thermal print head according to a second embodiment of the present invention. 変形例のサーマルプリントヘッドを示す図。FIG. 9 is a view showing a thermal print head according to a modification.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるサーマルプリントヘッド５０を示す図であり、図１（ａ）はサーマルプリントヘッド５０の上面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す断面図である。
アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックからなる支持基板１１の表面に、部分的あるいは全体的に、ガラス等からなるグレーズ層１２が配置され、グレーズ層１２の上に、櫛歯状の共通電極１４と格子状の個別電極１５とが配置されている。 (1st Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a thermal print head 50 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a top view of the thermal print head 50, and FIG. It is sectional drawing which shows AA cross section.
A glaze layer 12 made of glass or the like is partially or entirely disposed on a surface of a support substrate 11 made of a ceramic such as alumina (Al2O3), and a comb-shaped common electrode 14 and a grid are formed on the glaze layer 12. Individual electrodes 15 are arranged.

本明細書では、支持基板１１とグレーズ層１２を併せて基板１０とも呼び、共通電極１４および個別電極１５を、併せて電極１３とも呼ぶ。
共通電極１４および個別電極１５は、例えば金属含有ペーストを厚膜印刷した後に、これを焼成することにより形成されている。
基板１０上には、共通電極１４および個別電極１５とを跨ぐように、発熱抵抗体１６が配置されている。
発熱抵抗体１６の下に配置されている共通電極１４および個別電極１５の、中心間隔は、一例として４０〜７０μｍ程度である。 In this specification, the support substrate 11 and the glaze layer 12 are also collectively called a substrate 10, and the common electrode 14 and the individual electrode 15 are also collectively called an electrode 13.
The common electrode 14 and the individual electrodes 15 are formed, for example, by printing a metal-containing paste in a thick film and then firing the paste.
On the substrate 10, a heating resistor 16 is arranged so as to straddle the common electrode 14 and the individual electrode 15.
The center interval between the common electrode 14 and the individual electrode 15 arranged below the heating resistor 16 is, for example, about 40 to 70 μm.

基板１０上にはさらに、電極１３および発熱抵抗体１６を覆って、第１保護膜１７が配置されている。そして、第１保護膜１７の上には、さらに第１保護膜１７とは材質の異なる第２保護膜１９が配置されている。第１保護膜１７と第２保護膜１９との境界を界面１８と呼ぶ。第１保護膜１７は、例えばガラスペーストを厚膜印刷したのちに、これを焼成することによって形成されている。第１保護膜１７の厚さは、３〜１０μｍ程度であることが好ましい。
第１保護膜１７は、ガラス以外の材料、例えば、窒化珪素や炭化珪素、または耐熱性のシリコーンで形成しても良い。 A first protective film 17 is further disposed on the substrate 10 so as to cover the electrodes 13 and the heating resistors 16. Further, on the first protective film 17, a second protective film 19 made of a material different from that of the first protective film 17 is further disposed. The boundary between the first protective film 17 and the second protective film 19 is called an interface 18. The first protective film 17 is formed, for example, by printing a thick film of a glass paste and then baking it. The thickness of the first protective film 17 is preferably about 3 to 10 μm.
The first protective film 17 may be formed of a material other than glass, for example, silicon nitride, silicon carbide, or heat-resistant silicone.

サーマルプリントヘッド５０の使用時には、不図示の制御回路から不図示の配線を経由して、個別電極１５のうちの１つ以上と共通電極１４とに、電位差が印加される。これにより、共通電極１４と電圧が印加された個別電極１５との間の発熱抵抗体１６には電流が流れ、この部分が局所的に発熱することで感熱紙へのサーマルプリントが実行できる。
第１保護膜１７がガラス系の材質からなる場合には、そのガラス転移点は５００〜６００℃である。従って、サーマルプリントヘッド５０の動作時に、発熱抵抗体１６の発熱により第１保護膜１７の温度が５００〜６００℃程度以上になると、第１保護膜１７の熱膨張が顕著になる。 When the thermal print head 50 is used, a potential difference is applied to one or more of the individual electrodes 15 and the common electrode 14 from a control circuit (not shown) via a wiring (not shown). As a result, a current flows through the heating resistor 16 between the common electrode 14 and the individual electrode 15 to which the voltage is applied, and this portion locally generates heat, so that thermal printing on thermal paper can be performed.
When the first protective film 17 is made of a glass-based material, its glass transition point is 500 to 600 ° C. Therefore, when the temperature of the first protective film 17 becomes about 500 to 600 ° C. or more due to the heat generated by the heating resistor 16 during the operation of the thermal print head 50, the thermal expansion of the first protective film 17 becomes remarkable.

特許文献１の発明等の従来の技術においては、ガラスペーストの焼結等により形成する本第１実施形態の第１保護膜１７に相当する下層の保護膜の表面（界面１８に相当）の表面粗さが大きかった。そのため、下層の保護膜が熱膨張すると、その表面の表面粗さ（凹凸）も拡大され、その結果、本第１実施形態の第２保護膜１９に相当する上層の保護膜に下方から不均一な力が加わることとなる。そして、この力が上層の保護膜を破壊し、上層の保護膜を下層の保護膜から剥離させてしまう原因となっていた。   In the conventional technique such as the invention of Patent Document 1, the surface of the lower protective film (corresponding to the interface 18) corresponding to the first protective film 17 of the first embodiment formed by sintering a glass paste or the like. The roughness was great. Therefore, when the lower protective film thermally expands, the surface roughness (irregularity) of its surface is also increased, and as a result, the upper protective film corresponding to the second protective film 19 of the first embodiment becomes uneven from below. Force will be applied. And this force destroys the upper protective film and causes the upper protective film to peel off from the lower protective film.

本第１実施形態においては、第２保護膜１９の摩耗や剥離を防止するために、第１保護膜１７の上面であり、第２保護膜１９との境界である界面１８の表面粗さを、算術平均粗さＲａとして０．１２μｍ以下としている。これにより、第１保護膜１７が熱膨張して第２保護膜１９に不均一な力を及ぼすことが防止でき、第２保護膜１９の摩耗や剥離を防止し、第２保護膜１９の耐久性を高めることができる。
一方、界面１８の表面粗さＲａが０．１２μｍより大きいと、第２保護膜１９の摩耗や剥離を十分に防止することができない。 In the first embodiment, in order to prevent abrasion and peeling of the second protective film 19, the surface roughness of the interface 18 on the upper surface of the first protective film 17 and the boundary with the second protective film 19 is reduced. And the arithmetic average roughness Ra is set to 0.12 μm or less. Accordingly, it is possible to prevent the first protective film 17 from thermally expanding and exerting an uneven force on the second protective film 19, thereby preventing the second protective film 19 from being worn or peeled, and the durability of the second protective film 19. Can be enhanced.
On the other hand, if the surface roughness Ra of the interface 18 is larger than 0.12 μm, the abrasion and peeling of the second protective film 19 cannot be sufficiently prevented.

第１保護膜１７は、一例として材質がガラス系のＳｉＯ２からなる膜とする。フィラー成分であるＡｌ２Ｏ３などの含有量を少なくする、もしくは、焼成温度をより高くすること、または焼成を複数回に分けて行うことにより、フィラーをガラス系の材料の中に沈みこませ、第１保護膜１７の界面１８の表面粗さを算術平均粗さＲａとして０．１２μｍ以下に抑えることができる。
あるいは、第１保護膜１７の形成後に第１保護膜１７の表面を平滑化する研磨処理等を行って、第１保護膜１７の界面１８の表面粗さを低減することもできる。
なお、第１保護膜１７の界面１８の表面粗さとしての算術平均粗さＲａとは、一例として、先端半径が２μｍ、円錐のテーパ角度が６０度の触針を有する接触式表面粗さ計を用いて計測した値である。この場合、界面１８の表面粗さは、第２保護膜１９を形成する前の第１保護膜１７の表面粗さを計測して求める。 The first protective film 17 is, for example, a film made of glass-based SiO 2. By reducing the content of the filler component such as Al 2 O 3, increasing the firing temperature, or performing the firing in a plurality of times, the filler sinks into the glass-based material, The surface roughness of the interface 18 of the protective film 17 can be suppressed to an arithmetic average roughness Ra of 0.12 μm or less.
Alternatively, the surface roughness of the interface 18 of the first protective film 17 can be reduced by performing a polishing process or the like for smoothing the surface of the first protective film 17 after the formation of the first protective film 17.
The arithmetic average roughness Ra as the surface roughness of the interface 18 of the first protective film 17 is, for example, a contact surface roughness meter having a stylus having a tip radius of 2 μm and a cone taper angle of 60 degrees. It is a value measured using. In this case, the surface roughness of the interface 18 is determined by measuring the surface roughness of the first protective film 17 before forming the second protective film 19.

第１保護膜１７の上に配置されている第２保護膜１９は、その融点が、第１保護膜１７のガラス軟化点６５０℃〜７５０℃よりも高い材料からなる。第２保護膜１９は、例えばＴｉＷ等をスパッタで成膜して形成されている。上記のＴｉＷはガラス軟化点を有せず、その融点は２０００℃以上である。第２保護膜１９として他に、ＷＣ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＳｉＡｌＯＮを用いても良い。
第１保護膜１７がガラス系の材料ではない場合であっても、第２保護膜１９は、その融点が、第１保護膜１７の転移点または融点よりも高い材料で構成する。
第２保護膜１９の厚さは、２〜６μｍ程度であることが好ましい。 The second protective film 19 disposed on the first protective film 17 is made of a material having a melting point higher than the glass softening point of the first protective film 17 from 650 ° C to 750 ° C. The second protective film 19 is formed by sputtering TiW or the like, for example. The above-mentioned TiW does not have a glass softening point and its melting point is 2000 ° C. or higher. Alternatively, WC, SiC, SiN, or SiAlON may be used as the second protective film 19.
Even if the first protective film 17 is not a glass-based material, the second protective film 19 is made of a material whose melting point is higher than the transition point or the melting point of the first protective film 17.
The thickness of the second protective film 19 is preferably about 2 to 6 μm.

なお、電極１３と発熱抵抗体１６との位置関係は、上述の発熱抵抗体１６が電極１３より上（基板１０から遠い側）に配置されるのに限らず、電極１３が発熱抵抗体１６より上（基板１０から遠い側）に配置されても良い。
また、第１保護膜１７は、発熱抵抗体１６および電極１３の全ての部分を覆う必要はない。例えば、発熱抵抗体１６および電極１３のうち、印字動作時に印字対象の感熱紙等に接触しない部分については、第１保護膜１７に覆われている必要はない。 Note that the positional relationship between the electrode 13 and the heating resistor 16 is not limited to the above-described heating resistor 16 being disposed above the electrode 13 (on the side farther from the substrate 10). It may be disposed on the upper side (far side from the substrate 10).
Further, the first protective film 17 does not need to cover all parts of the heating resistor 16 and the electrode 13. For example, a portion of the heating resistor 16 and the electrode 13 that does not come in contact with the thermal paper or the like to be printed during the printing operation does not need to be covered with the first protective film 17.

また、グレーズ層１２は、支持基板１１の全面に渡って均一な厚さで配置されている必要はなく、例えば、発熱抵抗体１６が配置されている部分の近傍のみに配置されていても良い。あるいは、グレーズ層１２の厚さは、発熱抵抗体１６が配置されている部分の近傍のみ厚く、他の部分では薄い構成であってもよい。
なお、支持基板１１の材質によっては、グレーズ層１２は省略しても良い。 Further, the glaze layer 12 does not need to be disposed with a uniform thickness over the entire surface of the support substrate 11, and may be disposed, for example, only near the portion where the heating resistor 16 is disposed. . Alternatively, the thickness of the glaze layer 12 may be thick only in the vicinity of the portion where the heating resistor 16 is arranged, and may be thin in other portions.
The glaze layer 12 may be omitted depending on the material of the support substrate 11.

（第１実施形態の効果）
（１）以上の第１実施の形態のサーマルプリントヘッドは、基板１０上に配置されている発熱抵抗体１６と、発熱抵抗体１６に電力を供給する電極１３と、基板１０上に配置され、発熱抵抗体１６を覆うとともに、電極１３の少なくとも一部を覆う第１保護膜１７と、第１保護膜１７の上に配置される第２保護膜１９とを備え、第１保護膜１７の第２保護膜１９との界面１８の表面粗さは、算術平均粗さＲａとして０．１２μｍ以下である。
この構成により、印字動作時に発熱抵抗体１６が発熱し第１保護膜１７が所定の温度以上の高温になった状態で感熱紙が第２保護膜１９上を摺動しても、第２保護膜１９の摩耗や剥離を防止することができ、耐久性に優れたサーマルプリントヘッドを実現できる。
（２）さらに、第１保護膜１７はガラスを主成分とすることで、厚膜印刷と焼結との組合せ等の手法により、第１保護膜１７を低コストで形成することができる。
（３）さらに、第２保護膜１９の融点を第１保護膜１７のガラス転移点よりも高くすることで、さらに耐久性に優れたサーマルプリントヘッドを実現できる。 (Effect of First Embodiment)
(1) The thermal print head according to the first embodiment described above is provided with a heating resistor 16 disposed on the substrate 10, an electrode 13 for supplying power to the heating resistor 16, and disposed on the substrate 10. A first protection film covering the heating resistor and covering at least a part of the electrode; and a second protection film disposed on the first protection film. The surface roughness of the interface 18 with the second protective film 19 is 0.12 μm or less as an arithmetic average roughness Ra.
With this configuration, even if the thermal paper slides on the second protective film 19 in a state where the heat generating resistor 16 generates heat during the printing operation and the first protective film 17 becomes a high temperature equal to or higher than a predetermined temperature, the second protective film is formed. Abrasion and peeling of the film 19 can be prevented, and a thermal print head having excellent durability can be realized.
(2) Furthermore, since the first protective film 17 is mainly composed of glass, the first protective film 17 can be formed at low cost by a method such as a combination of thick film printing and sintering.
(3) Further, by setting the melting point of the second protective film 19 to be higher than the glass transition point of the first protective film 17, a thermal print head having more excellent durability can be realized.

（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態によるサーマルプリントヘッド５０ａの断面図を示す図である。第２実施形態によるサーマルプリントヘッド５０ａは、その大部分が上述の第１実施形態によるサーマルプリントヘッド５０と共通している。従って、図２中でサーマルプリントヘッド５０との共通部分には、同一の符号を付して説明を省略する。また、図２は、図１（ｂ）と同様に図１（ａ）に示されているサーマルプリントヘッド５０のＡ−Ａ断面に対応する断面を示している。 (2nd Embodiment)
FIG. 2 is a sectional view showing a thermal print head 50a according to a second embodiment of the present invention. Most of the thermal print head 50a according to the second embodiment is common to the thermal print head 50 according to the above-described first embodiment. Accordingly, in FIG. 2, the same parts as those of the thermal print head 50 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. FIG. 2 shows a cross section corresponding to the AA cross section of the thermal print head 50 shown in FIG. 1A similarly to FIG. 1B.

第２実施形態によるサーマルプリントヘッド５０ａにおいては、第１実施形態によるサーマルプリントヘッド５０と異なり、第１保護膜１７ａの表面である界面１８ａの表面粗さは低減されていない。その代わりに、第１保護膜１７ａと第２保護膜１９との間に、中間層２０を有している。中間層２０は、ヤング率が１００ＧＰａ未満の材料で形成されている。なお、第１保護膜１７ａを構成する材料は、上述の第１実施形態と同様である。
中間層２０は、さらにサーマルプリントヘッド５０ａの動作時の温度に耐えるために、熱伝導率が８０Ｗ／ｍＫ以上であって、厚膜印刷後８００℃焼成温度で形成可能な材料であることが好ましい。また、アルミナ等の支持基板１１との線膨張係数の差が大きくなり過ぎないように、その線膨張係数が、２０×１０−６［１／Ｋ］以下であることが好ましい。
中間層２０は、例えば金属で形成されている。 In the thermal print head 50a according to the second embodiment, unlike the thermal print head 50 according to the first embodiment, the surface roughness of the interface 18a that is the surface of the first protective film 17a is not reduced. Instead, an intermediate layer 20 is provided between the first protective film 17a and the second protective film 19. The intermediate layer 20 is formed of a material having a Young's modulus of less than 100 GPa. The material of the first protective film 17a is the same as that of the first embodiment.
The intermediate layer 20 is preferably made of a material having a thermal conductivity of 80 W / mK or more and capable of being formed at a firing temperature of 800 ° C. after printing a thick film in order to withstand the temperature during the operation of the thermal print head 50 a. . Further, it is preferable that the coefficient of linear expansion is not more than 20 × 10 −6 [1 / K] so that the difference in the coefficient of linear expansion from the support substrate 11 such as alumina is not too large.
The intermediate layer 20 is formed of, for example, a metal.

第２保護膜１９の摩耗を抑制する目的で、第２保護膜１９の内部応力を上げる。内部応力を上げた第２保護膜１９の応力緩衝層として、中間層２０をバッファ層として形成している。この時、中間層２０をヤング率が１００ＧＰａ以上の材料で形成した場合には、中間層２０が第２保護膜１９の応力緩衝層として機能し難くなり、第２保護膜１９の剥離が十分に防止できない。しかし、中間層２０にヤング率が１００ＧＰａ未満の材料を用いる事により、中間層２０が応力緩衝層として機能し、第２保護膜１９を内部応力が高い状態で形成しても、第２保護膜１９の剥離を防止することが可能となり、摩耗を抑制することができる。   In order to suppress the abrasion of the second protective film 19, the internal stress of the second protective film 19 is increased. The intermediate layer 20 is formed as a buffer layer as a stress buffer layer of the second protective film 19 having an increased internal stress. At this time, when the intermediate layer 20 is formed of a material having a Young's modulus of 100 GPa or more, the intermediate layer 20 hardly functions as a stress buffer layer of the second protective film 19, and the second protective film 19 is sufficiently peeled. It cannot be prevented. However, by using a material having a Young's modulus of less than 100 GPa for the intermediate layer 20, even if the intermediate layer 20 functions as a stress buffer layer and the second protective film 19 is formed with a high internal stress, the second protective film 19 can be prevented from peeling, and wear can be suppressed.

中間層２０を構成する材料として適しているヤング率が１００ＧＰａ未満の金属としては、例えば、アルミニウム、マグネシウム、金、銀などがある。中間層２０は、ヤング率が１００ＧＰａ未満の合金で形成しても良い。本明細書においては、金属とは合金も含むものである。
中間層２０の厚さは、０．１から１μｍ程度であることが好ましい。中間層２０の厚さがこれより薄いと、第２保護膜の内部応力を十分に緩和できない。一方、中間層２０の厚さがこれより厚いと、発熱抵抗体１６の熱が中間層２０を経由して周囲に拡散し、印字品質の低下を招く恐れがあるとともに、製造コストが上昇する恐れがある。
中間層２０は厚膜印刷し、焼成することで形成することができる。 Examples of a metal having a Young's modulus of less than 100 GPa suitable as a material forming the intermediate layer 20 include aluminum, magnesium, gold, and silver. The intermediate layer 20 may be formed of an alloy having a Young's modulus of less than 100 GPa. In this specification, a metal includes an alloy.
The thickness of the intermediate layer 20 is preferably about 0.1 to 1 μm. If the thickness of the intermediate layer 20 is smaller than this, the internal stress of the second protective film cannot be sufficiently reduced. On the other hand, if the thickness of the intermediate layer 20 is greater than this, the heat of the heat generating resistor 16 may diffuse to the surroundings via the intermediate layer 20, leading to a decrease in print quality and an increase in manufacturing cost. There is.
The intermediate layer 20 can be formed by thick-film printing and firing.

中間層２０の材料を、金または銀を主成分とする金属とした場合、金や銀は、ともに線膨張係数が２０×１０−６［１／Ｋ］以下であり、さらに高温においても酸化されにくいなど化学的な安定性に優れ、サーマルプリントヘッドの耐久性をさらに高めることができる。 When the material of the intermediate layer 20 is a metal containing gold or silver as a main component, both gold and silver have a linear expansion coefficient of 20 × 10 −6 [1 / K] or less and are oxidized even at a high temperature. It is excellent in chemical stability, such as difficulty, and can further enhance the durability of the thermal print head.

中間層２０の上に配置されている第２保護膜１９は、上述の第１実施形態と同様である。
また、電極１３と発熱抵抗体１６との位置関係についても、上述の第１実施形態と同様に、発熱抵抗体１６が電極１３より上（基板１０から遠い側）に配置されるのに限らず、電極１３が発熱抵抗体１６より上（基板１０から遠い側）に配置されても良い。
第１保護膜１７ａについても、上述の第１実施形態と同様に、発熱抵抗体１６および電極１３の全ての部分を覆っている必要はない。 The second protective film 19 disposed on the intermediate layer 20 is the same as in the first embodiment.
Further, the positional relationship between the electrode 13 and the heating resistor 16 is not limited to the case where the heating resistor 16 is disposed above the electrode 13 (on the side farther from the substrate 10), as in the first embodiment. The electrode 13 may be arranged above the heating resistor 16 (on the side farther from the substrate 10).
The first protective film 17a does not need to cover all portions of the heating resistor 16 and the electrode 13 as in the first embodiment.

（第２実施形態の効果）
（４）以上の第２実施の形態のサーマルプリントヘッドは、発熱抵抗体１６に電力を供給する電極１３と、基板１０上に配置され、発熱抵抗体１６を覆うとともに、電極１３の少なくとも一部を覆う第１保護膜１７ａと、第１保護膜１７ａの上に配置される中間層２０と、中間層２０の上に配置されている第２保護膜１９とを備え、中間層２０は、ヤング率が１００ＧＰａ未満の材料からなっている。
この構成により、印字動作時に発熱抵抗体１６が発熱し第１保護膜１７ａが所定の温度度以上の高温になっても、第１保護膜１７ａの熱膨張により不均一な力は中間層２０が変形することにより緩和される。このため、第２保護膜１９が受ける不均一な力が低減され、第２保護膜１９の摩耗や剥離を防止することができる。
（５）さらに、中間層２０の材料を金属とすることで、厚膜印刷等の低コストの形成法により、中間層２０を形成することができる。
（６）さらに、中間層２０の材料である金属を、金または銀を主成分とすることで、中間層の化学的安定性を高めることができ、耐久性をさらに高めることができる。
（７）さらに、第１保護膜１７ａはガラスを主成分とすることで、厚膜印刷と焼結の組合せ等手法により、低コストで形成することができる。
（８）さらに、第２保護膜１９の融点を第１保護膜１７ａのガラス転移点よりも高くすることで、さらに耐久性に優れたサーマルプリントヘッドを実現できる。 (Effect of Second Embodiment)
(4) The thermal print head according to the second embodiment has an electrode 13 for supplying power to the heating resistor 16, and is disposed on the substrate 10 to cover the heating resistor 16 and at least a part of the electrode 13. A first protective film 17a covering the first protective film, an intermediate layer 20 disposed on the first protective film 17a, and a second protective film 19 disposed on the intermediate layer 20. It is made of a material having a rate of less than 100 GPa.
With this configuration, even when the heating resistor 16 generates heat during the printing operation and the first protective film 17a is heated to a high temperature equal to or higher than a predetermined temperature, the intermediate layer 20 generates uneven force due to thermal expansion of the first protective film 17a. It is alleviated by deformation. Therefore, the non-uniform force applied to the second protective film 19 is reduced, and the abrasion and peeling of the second protective film 19 can be prevented.
(5) Further, when the material of the intermediate layer 20 is a metal, the intermediate layer 20 can be formed by a low-cost forming method such as thick film printing.
(6) Further, when the metal as the material of the intermediate layer 20 is mainly composed of gold or silver, the chemical stability of the intermediate layer can be enhanced, and the durability can be further enhanced.
(7) Further, since the first protective film 17a is mainly composed of glass, it can be formed at low cost by a method such as a combination of thick film printing and sintering.
(8) Further, by making the melting point of the second protective film 19 higher than the glass transition point of the first protective film 17a, a thermal print head having more excellent durability can be realized.

（変形例１）
図３は、変形例１のサーマルプリントヘッド５０ｂの断面図を示す図である。図３（ａ）はサーマルプリントヘッド５０ｂの上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図である。
変形例１のサーマルプリントヘッド５０ｂは、その多くの部分が上述の第１実施形態によるサーマルプリントヘッド５０と共通している。従って、図３中でサーマルプリントヘッド５０との共通部分には、同一の符号を付して説明を省略する。 (Modification 1)
FIG. 3 is a diagram illustrating a cross-sectional view of the thermal print head 50b according to the first modification. FIG. 3A is a top view of the thermal print head 50b, and FIG. 3B is a cross-sectional view showing a BB cross section in FIG. 3A.
The thermal print head 50b of the first modification has many parts in common with the thermal print head 50 according to the above-described first embodiment. Therefore, in FIG. 3, the same parts as those of the thermal print head 50 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

変形例１のサーマルプリントヘッド５０ｂにおいては、発熱抵抗体１６ａの構成が第１実施形態のサーマルプリントヘッド５０とは異なっている。発熱抵抗体１６ａは、共通電極１４ａの櫛歯の１つと、格子状の個別電極１５ａの１つとを接続するように離散的に複数個形成されている。格子状の個別電極１５ａの１つと共通電極１４ａとの間に、不図示の制御回路から不図示の配線を経由して電圧が印加されると、その個別電極１５ａの１つに接続されている発熱抵抗体１６ａが発熱する。   In the thermal print head 50b of the first modification, the configuration of the heating resistor 16a is different from that of the thermal print head 50 of the first embodiment. A plurality of heating resistors 16a are discretely formed so as to connect one of the comb teeth of the common electrode 14a to one of the grid-shaped individual electrodes 15a. When a voltage is applied between one of the grid-like individual electrodes 15a and the common electrode 14a via a wiring (not shown) from a control circuit (not shown), the connection is made to one of the individual electrodes 15a. The heating resistor 16a generates heat.

本変形例１においても、第１保護膜１７の表面、すなわち第２保護膜１９との界面１８は、その表面粗さを、算術平均粗さＲａとして０．１２μｍ以下としている。これにより、上述の第１実施形態のサーマルプリントヘッド５０と同様に、第１保護膜１７が熱膨張しても第２保護膜１９に不均一な力を及ぼすことが防止でき、第２保護膜１９の摩耗や剥離を防止し、第２保護膜１９の耐久性を高めることができる。   Also in the first modification, the surface roughness of the surface of the first protective film 17, that is, the interface 18 with the second protective film 19, is set to 0.12 μm or less as an arithmetic average roughness Ra. As a result, similarly to the thermal print head 50 of the above-described first embodiment, even if the first protective film 17 thermally expands, it is possible to prevent an uneven force from being exerted on the second protective film 19, and the second protective film 19 can be prevented from being worn or peeled, and the durability of the second protective film 19 can be increased.

（変形例２）
変形例２は、上述の変形例１の構成のサーマルプリントヘッド５０ｂにおいて、第１保護膜１７の界面１８の表面粗さを低減する代わりに、第１保護膜１７と第２保護膜１９の間に、上述の第２実施形態と同様に中間層２０を設けたものである。
この変形例２においても、第２実施形態と同様に、第１保護膜１７の熱膨張時の不均一な力を中間層２０が緩和するため、第２保護膜１９の摩耗や剥離を防止し、第２保護膜１９の耐久性を高めることができる。 (Modification 2)
Modification 2 is a modification of the thermal print head 50 b having the configuration of Modification 1 described above, in which the surface roughness of the interface 18 of the first protective film 17 is reduced instead of the first protective film 17 and the second protective film 19. Further, an intermediate layer 20 is provided similarly to the above-described second embodiment.
Also in the second modification, as in the second embodiment, since the intermediate layer 20 reduces the uneven force of the first protective film 17 during thermal expansion, abrasion and peeling of the second protective film 19 are prevented. In addition, the durability of the second protective film 19 can be improved.

なお、変形例１および変形例２においても、上述の第１実施形態および第２実施形態と同様に、電極（共通電極１４ａおよび個別電極１５ａ）と発熱抵抗体１６ａの配置は、その上下が図３（ｂ）における配置とは逆であっても良い。   In the first and second modifications, as in the first and second embodiments, the arrangement of the electrodes (the common electrode 14a and the individual electrode 15a) and the heat-generating resistor 16a is vertically illustrated. The arrangement in 3 (b) may be reversed.

本発明は以上の内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。   The present invention is not limited to the above contents. Other embodiments that can be considered within the scope of the technical concept of the present invention are also included in the scope of the present invention.

５０，５０ａ，５０ｂ：サーマルプリントヘッド、１０：基板、１１：支持基板、１２：グレーズ層、１３：電極、１４，１４ａ：共通電極、１５，１５ａ：個別電極、１６，１６ａ：発熱抵抗体、１７，１７ａ：第１保護膜、１８，１８ａ：界面、１９：第２保護膜、２０：中間層
50, 50a, 50b: thermal print head, 10: substrate, 11: support substrate, 12: glaze layer, 13: electrode, 14, 14a: common electrode, 15, 15a: individual electrode, 16, 16a: heating resistor, 17, 17a: first protective film, 18, 18a: interface, 19: second protective film, 20: intermediate layer

Claims (8)

基板上に配置されている発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体に電力を供給する電極と、
前記基板上に配置され、前記発熱抵抗体を覆うとともに、前記電極の少なくとも一部を覆う第１保護膜と、
前記第１保護膜の上に配置される第２保護膜とを備え、
前記第１保護膜の前記第２保護膜との界面の表面粗さは、算術平均粗さＲａとして０．１２μｍ以下である、サーマルプリントヘッド。 A heating resistor arranged on the substrate;
An electrode for supplying power to the heating resistor;
A first protective film disposed on the substrate, covering the heating resistor, and covering at least a part of the electrode;
A second protective film disposed on the first protective film,
A thermal printhead, wherein a surface roughness of an interface between the first protective film and the second protective film is 0.12 μm or less as an arithmetic average roughness Ra. 請求項１に記載のサーマルプリントヘッドにおいて、
前記第１保護膜は、ガラスを主成分とした絶縁性材料からなる、サーマルプリントヘッド。 The thermal printhead according to claim 1,
The thermal print head, wherein the first protective film is made of an insulating material mainly composed of glass. 請求項２に記載のサーマルプリントヘッドにおいて、
前記第２保護膜の融点は、前記第１保護膜のガラス転移点よりも高い、サーマルプリントヘッド。 The thermal printhead according to claim 2,
A thermal printhead, wherein a melting point of the second protective film is higher than a glass transition point of the first protective film. 基板上に配置されている発熱抵抗体と、
前記発熱抵抗体に電力を供給する電極と、
前記基板上に配置され、前記発熱抵抗体および前記電極の少なくとも一部を覆う第１保護膜と、
前記第１保護膜の上に配置されている中間層と、
前記中間層の上に配置されている第２保護膜とを備え、
前記中間層は、ヤング率が１００ＧＰａ未満の材料からなる、サーマルプリントヘッド。 A heating resistor arranged on the substrate;
An electrode for supplying power to the heating resistor;
A first protective film disposed on the substrate and covering at least a part of the heating resistor and the electrode;
An intermediate layer disposed on the first protective film,
A second protective film disposed on the intermediate layer,
The thermal print head, wherein the intermediate layer is made of a material having a Young's modulus of less than 100 GPa. 請求項４に記載のサーマルプリントヘッドにおいて、
前記中間層の前記材料は金属である、サーマルプリントヘッド。 The thermal printhead according to claim 4,
A thermal printhead, wherein the material of the intermediate layer is a metal. 請求項５に記載のサーマルプリントヘッドにおいて、
前記金属は金または銀を主成分とする、サーマルプリントヘッド。 The thermal printhead according to claim 5,
The thermal print head, wherein the metal is mainly composed of gold or silver. 請求項４から請求項６までのいずれか一項に記載のサーマルプリントヘッドにおいて、
前記第１保護膜は、ガラスを主成分とした絶縁性材料からなる、サーマルプリントヘッド。 The thermal printhead according to any one of claims 4 to 6, wherein
The thermal print head, wherein the first protective film is made of an insulating material mainly composed of glass. 請求項７に記載のサーマルプリントヘッドにおいて、
前記第２保護膜の融点は、前記第１保護膜のガラス転移点よりも高い、サーマルプリントヘッド。
The thermal printhead according to claim 7,
A thermal printhead, wherein a melting point of the second protective film is higher than a glass transition point of the first protective film.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115056579A (en) * 2022-06-29 2022-09-16 山东华菱电子股份有限公司 Corrosion-resistant thermal printing head

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56130377A (en) * 1980-03-19 1981-10-13 Hitachi Ltd Heat-sensitive recording head
JPH02292058A (en) * 1989-05-02 1990-12-03 Rohm Co Ltd Thick film type thermal head
JPH03222761A (en) * 1990-01-29 1991-10-01 Rohm Co Ltd Thick film type thermal head
JPH04110165A (en) * 1990-08-30 1992-04-10 Fuji Xerox Co Ltd Thermal head and manufacture thereof
JPH04214367A (en) * 1990-12-07 1992-08-05 Rohm Co Ltd Thick film thermal head
JPH115323A (en) * 1997-04-22 1999-01-12 Fuji Photo Film Co Ltd Thermal head and its manufacture
US6046758A (en) * 1998-03-10 2000-04-04 Diamonex, Incorporated Highly wear-resistant thermal print heads with silicon-doped diamond-like carbon protective coatings
JP2000272152A (en) * 1999-03-25 2000-10-03 Fuji Photo Film Co Ltd Thermal head
JP2005119094A (en) * 2003-10-15 2005-05-12 Tdk Corp Thermal head
JP2018006530A (en) * 2016-06-30 2018-01-11 コニカミノルタ株式会社 Connection structure, manufacturing method of connection structure, inkjet head and inkjet printer

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56130377A (en) * 1980-03-19 1981-10-13 Hitachi Ltd Heat-sensitive recording head
JPH02292058A (en) * 1989-05-02 1990-12-03 Rohm Co Ltd Thick film type thermal head
JPH03222761A (en) * 1990-01-29 1991-10-01 Rohm Co Ltd Thick film type thermal head
JPH04110165A (en) * 1990-08-30 1992-04-10 Fuji Xerox Co Ltd Thermal head and manufacture thereof
JPH04214367A (en) * 1990-12-07 1992-08-05 Rohm Co Ltd Thick film thermal head
JPH115323A (en) * 1997-04-22 1999-01-12 Fuji Photo Film Co Ltd Thermal head and its manufacture
US6046758A (en) * 1998-03-10 2000-04-04 Diamonex, Incorporated Highly wear-resistant thermal print heads with silicon-doped diamond-like carbon protective coatings
JP2000272152A (en) * 1999-03-25 2000-10-03 Fuji Photo Film Co Ltd Thermal head
JP2005119094A (en) * 2003-10-15 2005-05-12 Tdk Corp Thermal head
JP2018006530A (en) * 2016-06-30 2018-01-11 コニカミノルタ株式会社 Connection structure, manufacturing method of connection structure, inkjet head and inkjet printer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115056579A (en) * 2022-06-29 2022-09-16 山东华菱电子股份有限公司 Corrosion-resistant thermal printing head

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